石油化工自动化及仪表概论2自动控制系统的性能指标及要求
石油化工仪表中的自动化控制技术
石油化工仪表中的自动化控制技术
石油化工行业是工业自动化领域中最早应用自动化控制技术的行业之一。
自动化控制技术在石油化工仪表中的应用，可以提高生产效率、降低生产成本、提高产品质量和安全性。
本文将就石油化工仪表中的自动化控制技术进行详细介绍。
石油化工仪表中的自动化控制技术主要包括控制系统、传感器、执行器和数据通信等方面。
控制系统是石油化工仪表中最核心的部分，它由控制器、数据采集与处理系统、操作界面和监控系统等组成。
控制器一般采用PLC（可编程逻辑控制器）或DCS（分布式控制系统），用于控制整个生产过程。
数据采集与处理系统用于采集和处理各个传感器所获取的实时数据，以提供给控制器进行分析和决策。
操作界面和监控系统用于操作人员对整个生产过程进行监控和控制。
传感器是石油化工仪表中的重要组成部分，它们用于将各种物理量转化为电信号，以提供给控制系统进行分析和决策。
常见的传感器包括温度传感器、压力传感器、流量传感器和液位传感器等。
这些传感器可以通过电气信号或无线信号与控制系统进行通信，实现对生产过程的监测和控制。
执行器是石油化工仪表中的重要组成部分，它们根据控制器的指令，将电信号转化为机械运动，来实现对生产过程的控制。
常见的执行器包括阀门、泵和电动机等。
阀门用于控制介质的流动，泵用于输送介质，电动机用于提供动力。
数据通信是石油化工仪表中的一项重要技术，它用于实现各个设备之间的数据传输和共享。
常见的数据通信技术包括以太网、Modbus、Profibus和Fieldbus等。
这些技术可以实现设备之间的实时数据交换，提高生产过程的协调性和一致性。
化工仪表及自动化之自动控制系统基本概念PPT(59张)
在研究自动控制系统时，为了便于对系统分析研究，一 般都用方块图来表示控制系统的组成。
下页图为液位自动控制系统的方块图，每个环节表示组 成系统的一个部分，称为“环节”。两个方块之间用一 条带有箭头的线条表示其信号的相互关系，箭头指向方 块表示为这个环节的输入，箭头离开方块表示为这个环 节的输出。线旁的字母表示相互间的作用信号。
是否变化和如何变化来分类，这样可将自动控制系统分为三 类，即定值控制系统、随动控制系统和程序控制系统。
其中第三种分类方法最普遍
12
第三节 自动控制系统的分类
1.定值控制方法 “定值” 是恒定给定值的简称。工艺生产中，若要
求控制系统的作用是使被控制的工艺参数保持在一个生产 指标上不变，或者说要求被控变量的给定值不变，就需要 采用定值控制系统。
图1-1 热交换器自动检测系统示意图
2. 自动信号和联锁保护系统
当工艺参数超过了允许范围，在事故即将发生 以前，信号系统就自动地发出声光信号，告诫操 作人员注意，并及时采取措施。如工况已到达危 险状态时，联锁系统立即自动采取紧急措施，打 开安全阀或切断某些通路，必要时紧急停车，以 防止事故的发生和扩大。它是生产过程中的一种 安全装置。
6
第二节 自动控制系统的基本组成及方块图
液位自动控制的方块图
方块图中， x 指设定值；z 指输出信号；e 指偏差信 号；p 指发出信号；q 指出料流量信号；y 指被控变 量；f 指扰动作用。当x 取正值，z取负值，e= x- z， 负反馈；x 取正值，z取正值， e= x+ z，正反馈。
图1-4 液位自动控制系统方块图
当一个自动控制系统的输入（给定和干扰）和输出均 恒定不变时，整个系统就处于一种相对稳定的平衡状态， 系统的各个组成环节如变送器、控制器、控制阀都不改变 其原先的状态，它们的输出信号也都处于相对静止状态，
石油化工自动化控制及仪表控制分析
石油化工自动化控制及仪表控制分析随着我国社会经济水平的不断提升，科学技术的发展也在蒸蒸日上，这就越发凸显石油化工行业的重要作用。
在石油化工行业中采用自动化控制技术能够有效提升其生产效率，节约生产投资成本，还能确保产品质量，提升化工企业的经济效益。
作为对生产过程进行自动化控制操作的设备，自动化仪表的对现代化石油化工的影响力在显著提升，因此，需要提升石油化工的自动化控制，并研究和分析自动化仪表的控制，并完善其控制的方式，这样能够实现自动化控制在石油化工企业的可持续发展。
标签：石油化工；自动化控制；仪表控制；策略研究我国的石油化工企业的发展离不开自动化控制的技术支持，因此要展现自动化技术在是由化工企业的积极作用，这也是行业未来发展的趋势。
提升自动化控制技术，能够提升企业的生产工艺水平，增强企业的管理经营水平，有效提升其生产效率，节约生产投资成本，还能确保产品质量，提升化工企业的经济效益。
目前我国的是由化工企业均具有较大的生产规模，并运用最新的技术以及生产原料。
自动化控制具有控制方案和算法的功能，并且能够智能化地根据设定的参数自主运行，这从根本上增加了企业的经济回流。
所以，石油化工企业应当广泛采用自动化控制技术，有利于企业的长远发展。
1 石油化工企业的自动化控制技术石油化工企业具有较高的危险性，因此要特别注重安全生产。
使用自动化控制技术能够在一定程度上确保石油化工生产的安全性，其已经成为现代石油化工生产的重要领域。
所以应当重视自动化控制技术在维护石油化工生产安全的重要地位，实施检测和管理实际生产环节中可能存在的安全风险，这样才能使操作人员掌握生产的实际情况，并能在第一时间发现潜在的事故安全隐患，这样才能实现真正意义上的安全生产，自动化控制技术在实际的石油化工生产中的应用：1.1 自动化修复以及检测技术在生产期间采用自动化修复以及检测技术，能够保障各个生产环节的质量安全，并且具有一定的稳定性。
随着石油化工企业的现代化发展，自动化修复以及检测技术能够自动记录生产期间发生的各项故障，并且可以自动修复部分故障，这样有利于及时维护和修理生产设备，还能在第一时间掌握故障发生的位置，减少了故障对整体生产环节的负面影响，有效提升生产效率。
石油化工仪表自动化控制系统分析
石油化工仪表自动化控制系统分析随着科学技术的不断发展，仪表系统自动化成为一种趋势，在石油化工企业中，自动化控制技术从过去传统单一结构运作模式转变成网络化、集成化与智能化共同发展的新型运作模式。
为了尽快适应现代化石油化工仪表提出的各项要求，数字化仪表因其分辨力高、稳定性能与安全性能好，结构相对比较简单而成为现场总线控制系统的变送器。
一、仪表自动化控制系统组成石油化工仪表控制系统是一种自动控制系统，大体上主要由物位计、液位计、料位计、变送类设备、流量仪表以及防雷接地、仪表接地、DCS控制系统、各种压力表等组成，通过统一联通的接地装置来连接的。
变送类设备主要包括压力变送器、差压变送器、微差压变送器、液位变送器等;流量仪表主要有转子流量计、涡街流量计、电磁流量计、偬式流量计、均速管流量计、质量流量计等。
（一）自动化仪表自动化仪表，是由若干自动化元件构成的，具有较完善功能的自动化技术工具，其主要功能是信息形式的转换，将输入信号转换成输出信号。
石油化工用到的四大热工仪表有：温度仪表、流量仪表、压力仪表、物位仪表。
（二）自动化控制系统常规控制：从气动单元组合仪表、电动单元组合仪表、常规DCS、新一代DCS的变化来看，石化工业自动化的连续控制、批量控制、顺序控制的基本控制策略主要为连续控制，或称反馈控制、回路控制，主要有单回路调节、串级调节、比率调节、均匀调节、前馈调节、自动选择调节、分程调节、非线性调节等。
先进控制和优化：除智能PID控制器外，多变量预测控制已在炼油、石化行业开始进入生产实践阶段。
它以DCS为基础，可以是独立的，也可以是一个软件包，它与多变量动态过程模型辨识技术、软测量技术有关。
安全仪表系统：由DCS等设备完成安全连锁保护的方法，在某些企业不能满足要求，所以紧急停车系统（ESD）等为DCS之外的单独设备。
还有火灾和可燃气体监测系统（FGS）、转动设备管理系统（MMS）;特别是压缩机组综合控制系统等。
第2章 自动控制系统的性能指标及要求
3. 等幅振荡过程 被控变量在给定值附近来回波动，且波动幅度保持不变， 这种情况称为等幅振荡过程，如图2-4（c）所示。 4. 发散振荡过程 被控变量来回波动，且波动幅度逐渐变大，即偏离给定值 越来越远，这种情况称为发散振荡过程，如图2-4（d）所示。
图2-4 过渡过程的几种基本形式
2.4 自动控制系统的性能指标
在随动控制系统中，通常用超调量来描述被控变量偏 离给定值最大程度。在图2-5中超调量用B来表示。从图中 可以看出，超调量B是第一个峰值A与新稳定值C之差，即 B=A－C。
如果系统的新稳定值等于给定值，那么最大偏差A也 就与超调量B相等了。一般超调量以百分数表示，即
B 100% C
(2-2)
指标采用偏差积分性能指标的形式。 下列公式中，式中，J为目标函数值；e为动态偏差。
J f (e, t )dt
0
(2-5)
通常采用4种表达形式：
（1）偏差积分（IE）
f (e, t ) e, J edt
0
(2-6) (2-7)
（2）平方偏差积分（ISE）
f (e, t ) e 2 , J e 2 dt
图2-1 控制系统动态过程曲线
图2-2 控制系统动态过程
由于被控对象的具体情况不同，各系统对稳、快、准 的要求应有所侧重。而且同一个系统，稳、快、准的要求 是相互制约的。提高动态过程的快速性，可能会引起系统 的剧烈振荡，改善系统的平稳性，控制过程又可能很迟缓 ，甚至会使系统的稳态精度很差。分析和解决这些矛盾， 将是自动控制理论学科讨论的重要内容。
稳定是控制系统能够运行的首要条件，因此只有当 动态过程收敛时，研究系统的动态性能才有意义。控制 系统的过渡过程是衡量控制性能的依据。由于在多数情 况下，都希望得到衰减振荡过程，所以取衰减振荡的过 渡过程形式来讨论控制系统的性能指标。通常在阶跃函 数作用下，测定或计算系统的动态性能。一般认为，阶 跃输入对系统来说是最严峻的工作状态。如果系统在阶 跃函数作用下的动态性能满足要求，那么系统在其它形 式的函数作用下，其动态性能也是令人满意的。
石油化工自动化设备
石油化工自动化设备一、引言石油化工行业是现代工业的重要组成部分，而自动化设备在石油化工生产过程中起着至关重要的作用。
本文将详细介绍石油化工自动化设备的标准格式，包括设备概述、技术要求、性能指标、安全要求等方面的内容。
二、设备概述石油化工自动化设备是指在石油化工生产过程中，通过自动控制系统实现对设备的控制和监测。
该设备主要包括传感器、执行机构、控制器、通信设备等组成部分。
传感器用于采集各种物理量的信号，执行机构用于执行控制指令，控制器用于处理信号并发出控制指令，通信设备用于设备之间的数据传输和通信。
三、技术要求1. 设备可靠性要求：石油化工生产过程对设备的可靠性要求非常高，因此自动化设备应具备高可靠性，能够稳定运行并长期工作。
2. 控制精度要求：石油化工生产过程中，对温度、压力、流量等参数的控制精度要求较高，自动化设备应能够满足精确控制的需求。
3. 响应速度要求：石油化工生产过程中，对设备的响应速度要求较高，自动化设备应能够快速响应并实时调整工作状态。
4. 通信能力要求：石油化工生产过程中，设备之间需要进行数据传输和通信，自动化设备应具备良好的通信能力，能够实现设备之间的数据交换和共享。
5. 兼容性要求：自动化设备应具备良好的兼容性，能够与其他设备和系统进行无缝集成，实现整体化的控制和监测。
四、性能指标1. 控制精度：自动化设备的控制精度应满足石油化工生产过程中的要求，例如温度控制精度应达到±0.5℃。
2. 响应速度：自动化设备的响应速度应快速，例如在收到控制指令后能够在10毫秒内完成响应。
3. 通信速率：自动化设备的通信速率应满足石油化工生产过程中的数据传输需求，例如通信速率应达到100Mbps。
4. 故障率：自动化设备的故障率应低，例如在连续工作10000小时内故障率不超过0.1%。
5. 可靠性：自动化设备的可靠性应高，例如能够连续工作3年以上不出现故障。
五、安全要求1. 设备安全性：自动化设备应符合相关的安全标准和规范要求，能够确保操作人员和设备的安全。
石油化工自动化设备
石油化工自动化设备一、引言石油化工行业是现代工业的重要组成部分，自动化设备在石油化工生产过程中起着关键的作用。
本文将详细介绍石油化工自动化设备的标准格式，包括设备概述、技术要求、性能参数、安全要求和质量保证等方面的内容。
二、设备概述石油化工自动化设备是指用于石油化工生产过程中的自动化控制和监测设备。
它包括各种传感器、执行器、控制器、监测仪表等组成的系统。
该设备的主要功能是实现石油化工生产过程的自动化控制，提高生产效率和产品质量。
三、技术要求1. 设备应符合国家相关标准和规范的要求，包括但不限于《石油化工自动化设备通用技术条件》等；2. 设备应具备可靠性高、稳定性好、抗干扰能力强等特点；3. 设备应具备良好的通信和联网能力，能够实现与其他设备的数据交换和远程监控；4. 设备应具备良好的可扩展性和兼容性，能够适应石油化工生产过程的变化和更新需求；5. 设备应具备良好的人机界面，操作简单、直观，方便操作人员进行监控和控制；6. 设备应具备良好的故障诊断和报警功能，能够及时发现故障并采取相应的措施。
四、性能参数1. 设备的控制精度应达到±0.5%；2. 设备的采样周期应小于1秒；3. 设备的响应时间应小于100毫秒；4. 设备的工作温度范围应在-20℃至60℃之间；5. 设备的工作湿度范围应在20%至90%RH之间；6. 设备的通信速率应达到100Mbps以上。
五、安全要求1. 设备应符合国家相关安全标准和规范的要求，包括但不限于《石油化工安全规程》等；2. 设备应具备防爆、防腐蚀、防静电等功能，能够适应石油化工生产环境的特殊要求；3. 设备应具备良好的电气隔离和过载保护功能，能够保证操作人员和设备的安全。
六、质量保证1. 设备制造商应具备相关资质和认证，如ISO9001质量管理体系认证等；2. 设备应经过严格的质量检验和测试，确保符合设计要求和技术规范；3. 设备应提供一定的质保期，并提供及时的售后服务和技术支持。
石油化工仪表中的自动化控制技术
石油化工仪表中的自动化控制技术摘要：现如今，随着我国科学技术的不断发展，自动化技术在我国各个领域得到普及与应用。
尤其是在化工生产中，应用技术先进的化工设备可以有效提升化工生产的水平。
化工自动化主要是指在化工生产过程中，将自动化设备安装在化工生产线上，以自动化设备来代替人工操作，使化工生产向自动化方面转变。
关键词：石油；化工仪表；自动化；控制技术引言石油化工行业在我国的重要性不言而喻。
随着经济的发展，社会的前进，更多的领域都需要进行变革，其改变方式是利用计算机技术进行。
石化行业也不例外，为达到长远发展的目标，技术人员们把先进科学技术广泛地运用到了石化生产中去，最能体现利用信息技术能力的是石化仪表系统，在计算机的加持下，石化行业出现了天翻地覆的变革，大大提高了的综合竞争力，同时也用实际成果展示了人工智能的光明的发展前景。
1现代化工仪表的分类1.1 温度仪表在化工产品加工与生产中，必然会产生大量的热量，因此，通过对每台设备的温度进行监测，可以有效地对仪器的工作状况和操作性能进行评估。
在此过程中，部分化学制品必须在规定的压力和温度下进行，否则就会造成生产的失败以及化工产品的质量低下。
因此，在化工行业中，温度仪表的作用是非常特殊的，再加上化工原料加工与生产对厂间环境的要求也很高，这就要求要实时监测厂间环境的温度，使其控制在一定范围内，因此，可以通过化学仪表中的温度仪表对厂间环境温度进行合理控制。
1.2压力仪表压力在化工加工与生产中是一个很重要的变量，而压力仪表是检测厂间环境压力状态的一种化工仪表，可对化工生产过程中的环境压力进行有效的控制。
在现代化工加工与生产中，除了要保证化工生产的温度在规定的范围之内，同时，也要对装置的压力进行适当的调节，达到合理的环境压力，以改善化学制品的品质与效能。
其中压力传感器、压力测试系统、压力变送器及特种压力仪表是常用压力仪表的组成部分。
将压力传感器、压力测试系统、压力变送器等设备安装到特定的测量位置，可以有效地改善控制效果。
加油站仪表自动化控制系统要求和控制参数
加油站仪表自动化控制系统要求和控制参数
加油站的仪表自动化控制系统是用来监测和控制加油站的液位、压力、温度等参数，确保加油站运行安全和高效。
以下是一些常见的要求和控制参数：
1. 液位控制：系统应能监测和控制油罐的液位，确保不超过安全限制，并自动停止加油操作。
2. 压力控制：系统应能监测和控制加油站内部的压力，保持在安全范围内，并确保油品正常流动。
3. 温度控制：系统应能监测和控制加油站内部的温度，以确保油品储存和加油过程中的安全性和质量。
4. 流量控制：系统应能监测和控制加油机加油过程中的流量，保持合适的加油速度，避免过度加注或浪费。
5. 报警功能：系统应具备报警功能，当出现异常情况时，能及时发出报警信号，以便进行处理和维修。
6. 安全防护：系统应具备防爆、防静电等安全措施，确保加油站的安全运营。
请注意，具体的要求和控制参数可能根据加油站的规模、设备和法律要求等因素而有所不同。
建议咨询专业的设计和安装公司以获取准确的信息。
自动控制原理：自动控制系统的性能指标
自动控制系统的类型
2. 性质 ① 满足叠加原理 ② 齐次定理
1)叠加性：如果用c1(t)表示由r1(t)产生的 输出，用c2(t)表示由r2(t)产生的输出，则 当r1(t)和r2(t)同时作用时，输出量为c1(t) + c2(t) 。
2)齐次性：如果用c(t)表示由r(t)产生的 输出量，则在Kr(t)作用下的输出量为 Kc(t)。
自动控制系统的类型
3. 判断方法
对方程
a0
d n yt
dtn
a1
d n1 yt
dt n1
...
an
yt
b0
d m xt
dtm
b1
d m1xt
dt m1
...
bm xt
其中x(t)为输入量,Y(t)为输出量.
若方程中,输入、输出量及各阶导数均为一次幂,且各 系数均与输入量(自变量)Ｘ（ｔ）无关.就可定义为①, 用拉氏变换可求出输入输出关系函数(传递函数,动态 数模)。
处或几处的信号是离散信号，则称为离散系统。 对控制系统性能的主要要求是稳定性、暂态性能和稳态性能等几个方
面。这些性能常常是互相矛盾的。
《自动控制原理》国家精品课程 浙江工业大学自动化研究所 14
第二章
§2 自动控制系统的数学模型
0 序言 §2-1 动态微分方程式的编写 §2-2 非线性数学模型线性化 §2-3 传递函数 §2-4 系统动态结构图 §2-5 系统传递函数和结构图的等效变换 §2-6 信号流图
导读
为什么要介绍本章?
分析、设计控制系统的第一步是建立系统的数学模型。
本章主要讲什么内容?
首先介绍控制系统数学模型的概念，然后阐述分析、设计控 制系统常用的几种数学模型，包括微分方程、传递函数、结构 图以及信号流图。使读者了解机理建模的基本方法，着重了解 这些数学模型之间的相互关系。
自动控制系统的性能指标(热工控制与保护)
二
稳定性指标
衰减率φ
衰减比n
1 衰减率φ
衰减率是指每经过一个波动周期，被调量波动幅值减少的百分数。
给定值阶跃响应曲线
y1 y3 1 y3
y1
y1
式中 y1—偏离稳态值的第一个半波的幅值； y3—偏离稳态值的第三个半波的幅值。
1 衰减率φ
衰减率可用于判断调节过程的性质
y1 y3 1 y3
它也是衡量系统过渡过程稳定性的一 个动态指标，反映了振荡的衰减程度。
n<1表示系统不稳定的，振幅愈来愈大； n＝1 表示为等幅振荡； n>1 表示系统稳定； n=4 表示系统为4:1的衰减振荡。
给定值阶跃响应曲线
衰减率和衰减比的关系为：
内容小结
系能指标
稳定性
指标
（衰减率）
稳定性
指标
（衰减比）
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则调节过程是不振荡的衰减过程(非周期过程)，这种系统稳定。
φ 不仅能判别系统是否稳定，并可衡量系统稳定程度的高低。
1 衰减率φ
0< φ≤1
其数值还可表明系统稳定程度的高低， φ 越大，系统稳定
φ
程度越高(距离临界稳定越远)。对于热工系统一般要求: φ=0. 75~0. 9。
2 衰减比n
衰减比n是指振荡过程的第一个波的振幅y1与第三个波的振幅y3之比。 即n＝y1/y3
热工控制与保护
调节系统 性能指标（1）
一、性能指标简介 二、稳定性指标
一、性能指标简介
性能指标是评价ห้องสมุดไป่ตู้节系统调节品质优劣的标准。
稳定性、准确性、快速性。
“稳”与“快”是说明系统动态（过渡过程）品质。 “准”是说明系统的稳态（静态）品质。
控制系统性能指标
控制系统性能指标控制系统性能指标是评价一个控制系统运行状况的重要标准。
它们反映了系统在实际应用中的稳定性、可靠性、响应速度和控制精度等方面的表现。
通过合理设置和监控这些性能指标，可以确保控制系统的稳定性和可靠性，从而提高工业生产过程的效率和质量。
一、稳定性指标稳定性指标是评价控制系统稳定性的重要参数。
它直接关系到系统是否能够在给定扰动下保持所需的工作状态。
主要包括：1. 稳定裕度：稳态裕度是系统在稳定状态下对扰动的耐受能力的度量。
它用于评估系统在扰动作用下是否保持稳定，并且稳定性程度如何。
2. 稳态误差：稳态误差是系统输出与期望输出之间的差距。
通过分析系统的稳态误差，可以评价系统的稳定性能，并相应调整控制参数以减小误差。
二、响应速度指标响应速度是指控制系统从收到指令到系统响应完成所花费的时间。
快速的响应速度可以提高系统的控制效率和生产效率。
常用的响应速度指标有：1. 上升时间：上升时间是指系统从初始状态到达稳定状态所需的时间。
较短的上升时间意味着系统能够更快地响应指令，提高控制系统的效率。
2. 调节时间：调节时间是指系统从初始状态到达稳态状态所需的时间。
它描述了系统响应的速度和灵敏度，是评价系统控制效能的重要指标。
3. 超调量：超调量是指系统在响应过程中超过设定值的最大偏差。
较小的超调量可以提高控制系统的稳定性和精度。
三、控制精度指标控制精度指标是评价控制系统输出精度的重要参数。
它反映了系统对目标值的准确程度。
常用的控制精度指标有：1. 零偏量：零偏量是指系统输出与期望输出之间的平均差距。
较小的零偏量意味着系统的输出更接近于期望输出，提高了系统的控制精度。
2. 频率变化失真：频率变化失真是指系统响应频率发生偏移的能力。
它反映了系统输出在频率变化时的准确程度。
3. 总谐波畸变率：总谐波畸变率是评价系统输出波形质量的重要指标。
通过降低总谐波畸变率可以提高系统的输出精度和质量。
通过合理设置和监控控制系统的性能指标，可以确保系统在实际应用中的稳定性和可靠性，提高生产效率和质量。
石油化工自动化控制及仪表控制探究
石油化工自动化控制及仪表控制探究随着我国经济社会体制的不断完善，我国科学技术进步水平的不断加快，我国的石油化工行业的自动化技术也是有了较大的发展，这个过程中各种现代化的仪表以及相应的化工自动化技术应用于石油化工行业，这对于我国石油化工行业的进一步发展具有重要的意义。
因此，在这个过程中应该不断加强对于设备的更新与控制，尽可能发挥设备的优势作用，避免其中可能存在的劣势影响，实现我国石油化工行业的进一步发展，并进一步促进我国经济的进一步增长。
1 石油化工行业自动化控制及仪表控制概述1.1 石油化工自动化控制及仪表控制的重要性随着我国经济的稳步增长，在社会生活中对于石油化工行业出产的产品需求量在不断的增加，在这样的背景下，石油化工市场出现了较大的发展，进一步推动了我国石油化工产品的创新与生产。
而对于石油化工企业来说，其自动化控制技术以及仪表控制技术能够是其基础性的实施设备，对于石油化工企业具有重要的作用。
不仅如此，随着时代的发展，我国的石油化工的自动化控制以及仪表控制已经实现数字化、网络化和智能化，借助于现代计算机技术的发展，能够实现石油化工企业的进一步发展，为人们提供更多、更好的石油化工产品。
1.2 石油化工行业中自动化控制及仪表控制的内容在石油化工自动化控制及仪表控制中，涉及到的主要内容包括三个方面，分别是自动化检测与修复技术，实时仪表控制以及监测模型分析。
具体来说，自动化检测与修复技术，主要是为了在石油化工行业生产的过程中，确保化工生产信息具有较高的准确性和安全性。
在当前信息技术水平飞速发展的今天，自动化检测与修复已然成为了石油化工行业生产的重要的内容。
不仅是能够在生产的过程中进行问题的检测，及时的发现故障所在的位置，还能够在此基础上，实现机械设备的自动化的修复，在一定程度上提升了发现和排除故障的效率，还能够避免石油化工生产的效率降低的问题。
实时仪表控制对于石油化工行业来说，尤其是对于自动化控制来说具有基础性的作用。
化工仪表及自动化课件第三章 自动控制系统的基本概念
坏 ；
通常而言，反馈控制就是指负反馈控制。 闭环系统必须考虑稳定性问题
干扰
给定值 比较、计算 － 执行 控制对象
被控量
测量
按偏差调节的闭环控制系统
闭环系统与开环系统 的区别
与开环控制系统相比，闭环控制系统的最大特点是检测偏差、纠正 偏差 ；
从系统结构上看，闭环系统具有反向通道；
从功能上看，闭环系统具有如下特点：
f 干扰作用 操纵变量 被控变量
给定值 x
偏差 _ e z
控制器
控制器输出 p
控制阀
q
换热器
y 温度测量元件 变送器
测量值
①指出此控制系统中被控对象、被控变量和操纵变量。 ②试画出此自动控制系统的方框图。 ③试分析出水量突然增大时，该系统如何实现水位控制？
反馈
给定值 x 偏差 _ e
f 干扰作用 操纵变量 被控变量
测量值
输入信号
由外部加到系统中的变量，它不受系统中其他变量的影响和控制。
输出信号
由系统或元件产生的变量，其中最受关注的输出信号又称为被控变
量。 。
输入信号的响应
由某一个输入信号产生的输出信号又称为该输入信 号的响应。
反馈信号
是被控变量经传感器等元件变换并返回到输入端的信
号，一般与被控变量成正比。
绘制方框图注意事项
显示 记录仪 显示器
●执行器
作用是接受控制器的控制 信号，直接推动被控对象，使 被控变量发生变化
观察
记录 要求
变换 变送器 检测 仪表
思考 调节
给定值
执行器
机构
执行
调节 控制器 调节器
第三节 自动控制系统的表示方法
石油化工仪表中的自动化控制技术
石油化工仪表中的自动化控制技术石油化工行业是全球资源开发利用的重要产业之一，自动化控制技术在这一领域的应用十分广泛。
石油化工仪表是炼油、化工和石化等生产领域中用于测量、调节和控制流体的仪器设备。
自动化控制技术的发展为石油化工仪表的性能提升和生产效率的提高提供了强大的支持。
本文将围绕石油化工仪表中的自动化控制技术展开讨论，包括自动检测技术、智能控制技术和远程监控技术等方面。
1. 自动检测技术随着科学技术的不断发展，自动检测技术在石油化工仪表中得到了广泛应用。
自动检测技术主要包括传感器技术、计量仪表技术和分析仪表技术等方面。
传感器是自动检测技术的核心，其作用是将被测量的物理量转化为电信号，并传递给控制系统。
在石油化工生产过程中，温度、压力、流量、液位等参数的自动检测是非常重要的。
利用传感器技术可以实现对这些参数的实时监测，提高生产过程的安全性和稳定性。
计量仪表技术主要用于对液体和气体的计量和控制，包括流量计、液位计、压力计等设备。
这些设备通过传感器将被测量的参数转化为电信号，并通过控制系统进行处理和控制。
分析仪表技术则是用于对石油化工产品进行成分分析和质量监测，主要包括气相色谱仪、液相色谱仪、质谱仪等设备。
这些设备可以实现对石油化工产品成分的快速分析和检测，提高产品的质量和生产效率。
2. 智能控制技术智能控制技术是指在石油化工仪表中应用先进的控制算法和智能化的控制系统，实现对生产过程的自动化控制。
智能控制技术的核心是控制算法，包括PID控制算法、模糊控制算法、神经网络控制算法等。
PID控制算法是一种经典的控制算法，可以实现对温度、压力、流量等参数的精准控制。
模糊控制算法则适用于复杂的非线性系统，可以根据实时的生产数据进行智能调节。
神经网络控制算法则是一种基于人工智能的控制方法，可以通过学习和记忆实现对生产过程的智能控制。
智能控制技术还包括控制系统的智能化，主要体现在控制器和执行机构的智能化。
先进的控制器可以根据生产参数的变化实时调整控制策略，提高生产过程的稳定性和安全性。
辽宁石油化工大学化工自动化及仪表第1章绪论
4．自动控制系统 生产过程中各种工艺条件不可能是一成不变的。特别 是石油化工生产中，大多是连续性生产，各设备间相互关 联，当其中某一设备的工艺条件发生变化时，可能引起其 他设备中某些参数或多或少地波动，偏离了正常的工艺条 件。为此，就需要用一些自动控制装置，对生产过程中的 关键性参数进行自动控制，使它们在受到外界干扰作用后 偏离正常状态时，能自动地回到规定的数值范围内，这样 的控制系统就称为自动控制系统。
1.1.1 石油化工自动化的意义
所谓自动化就是指脱离了人的直接干预，利用控 制装置，自动地操纵机器设备或生产过程，使其具有希 望的状态或性能。石油化工自动化是指石油化工生产过 程的自动化。实现石油化工自动化的意义在于： 1. 加快生产速度，降低生产成本，提高产品的产 量和质量。 2. 减轻劳动强度，改善劳动条件，改变劳动方式。 3. 保证安全生产，防止事故发生或扩大，延长设备
1.3.2 工艺管道及仪表流程图
在工艺设计流程图的基础上，按其流程顺序，标 出相应的测量点、控制点、控制系统及自动信号与联锁 保护系统等，就构成了工艺管道及仪表流程图（Piping and Instrument Diagram), 亦称P&ID图。 P&ID 图是自控设计的文字代号和图形符号在工艺 流程图上描述生产过程控制的原理图，又称为控制流程 图，是控制系统设计、施工中采用的一种图示形式。它 是在控制方案确定后，由工艺人员和自控人员共同研究 绘制的。从 P&ID 图上可以清楚地了解生产的工艺流程 与自动控制方案。
1.1.3 石油化工自动化的主要内容
石油化工生产过程自动化一般要包括自动检测、自 动保护、自动操纵和自动控制等方面的内容。 1．自动检测系统 利用各种检测仪表对主要工艺参数进行测量、指示 或记录，这样的系统称为自动检测系统。它代替了操作 人员，对工艺参数进行连续不断的观察与记录，起到人 的眼睛的作用。
石油化工自动化仪表控制技术及仪表控制
石油化工自动化仪表控制技术及仪表控制摘要：在当今信息社会化和社会信息化的时代，信息技术在我国各行各业得到了越来越广泛的应用，为信息产业的转型与现代化、自动化和智能发展做出了重要贡献。
经济的发展促进了石化工业的发展。
随着石化工业的现代化，对石化仪器的精度和准确性提出了更高的要求。
自动化控制技术在石化仪器中的有效应用，大大提高了石化仪器的自动化水平，为提高石化生产效率奠定了良好的基础。
关键词：石油化工仪表；自动化控制技术；石油化工设备引言石油化工仪表是石油化工行业中的重要设备，为确保石油化工生产的高效、安全开展，必须提高石油化工仪表的准确性与精密性，这就需要应用自动化控制技术，提高石油化工仪表的自动化、智能化水平，使石油化工仪表达到最佳状态，实现对石油化工生产的准确控制。
1石油化工仪表自动化概述自动化控制仪表是在生产过程中，能够自动化运行的仪器设备，不需要人工的操作，自行完成对生产过程的监测和控制。
在石油化工生产过程中，实施自动控制的仪表系统，就是仪表自动化系统，解决了人工操作的延时等问题，避免出现人为误操作的行为，提高仪表自动化控制的程度，实现对化工生产的自动控制功能。
石油化工仪表的自动控制，能够控制复杂的生产过程，具有可编程的功能。
通过计算机程序的管理，提高化工生产的效率。
自控系统在石油化工生产中实时监测化工生产过程，控制生产流程，保证化工生产工艺的顺利实施。
如控制常压塔的运行，监测塔内流体的流动状态，实时开启塔顶的阀门和塔底的阀门，达到了自动控制管理效果。
石油化工仪表自动化系统不仅能够实现化工生产过程的自动控制，而且还能保证生产工序的安全，一旦发现安全隐患问题，立即进行报警提示，并联锁自控系统，减少安全事故的发生，提高化工生产的安全系数。
2石油化工自动化仪表控制技术分析在仪器自动化运行过程中，保证石化生产的安全是非常重要的。
所以，就要使石油化工自动化仪表控制审视进一步的提高，并且加强生产过程中的检查及控制力度，充分掌握生产进度及精准性，及时了解实际生产过程中的问题及安全隐患，并且制定相应的措施，保证企业生产的安全性。
石油石化自动化控制课件
1.定值控制系统（Fixed Set-Point Control System）
控制系统的输入量是恒量，并且要求系统的输出量相 应 地保持恒定。定值控制系统是最常见
2.随动系统（Follow-Up Control System）
输入量是变化着的(有时是随机的)，并且要求系统 的输出量能跟随输入量的变化而作出相应的变化。
个人简介
• 具体介绍
自动控制系统
肆
目
叁
录
贰
自
壹
自动
自 动控
课动 控制
题控 制系
背制 系统
景系 统的
统 组分
成类
现在由于科学技术的发展和 对工作人员安全的角度考虑， 石油天然气领域越来越多的 引入了自动化设备。
实现工作人员的远程操控和 设备的自动控制。
自动控制：
在没有人直接操作的情况下，利用控制装置，对生产过程、 工艺参数、目标要求等进行自动的调节与控制,，使之按照预定的 方案达到要求.
自动控制系统：
自动控制系统是为实现某一控制目标所需要的所有物 理部件的有机组合工控制
控制对象：水箱系统 被控量： 水箱水位 希望状态：实际水位=设定值
用眼睛观察玻璃管液位计液位的高 操作人员所进低行,并的通工过作神有经三系方统面告: 诉大脑.
3．程序控制系统（Process Control System） 给定值是预定的时间函数。
自控系统的品质指标
对控制系统的要求:
1).稳定性：是保证控制系统正常工作的先决条件。 2).快速性：用最短时间达到要求。 3).准确性：值应尽量与期望值一致。
例题分析
1.图1所示为一水箱的液位控制 系统。指出系统中被控对象、 被控变量、操纵变量各是什么? 简要叙述其工作过程,说明带有 浮球及塞子的杠杆装置在系统 中的功能。
石油化工仪表自动化控制系统分析
石油化工仪表自动化控制系统分析摘要：随着科学技术的进步，我国的工业生产也有了长足的进步，而仪表的控制系统也逐渐的向智能化方向发展，这就使得化工仪表在石化行业中的应用越来越多，越来越多的自动化控制技术被应用到了石化行业的各个领域[1]。
关键词：石油化工仪表；自动化；控制系统前言随着石化行业的迅速发展，仪表设备的技术水平也在不断提高，仪表设备的智能化、自动化程度也随之提高。
在智能仪表的研制过程中，不仅在结构上，而且在性能和适应性上都发生了显著变化，这对石化工业是有益的。
通过对仪表的改进，不但可以改进仪表的性能，还可以大大的提高工作效率，并对其进行更好的分析，从而促进石化企业的健康发展[2]。
1仪表自动化控制系统组成1.1自动化仪表自动化仪表是由多个自动化元件组成的自动化技术工具，其主要功能是将输入信号转换为输出信号。
在石化工业中，温度仪表、流量仪表、压力仪表和液位仪表是四种主要的热仪表[3]。
1.2自动化控制系统常规控制:石化行业连续、批量、有序管理的基本模式是连续控制，从组合气动装置仪表、电气装置仪表的研制可以看出，传统的DCS系统和新一代的DCS。
其控制模式包括单回路调节、级联调节、比例调节、均匀调节、自动选择性调节、距离调节、非线性调节等。
安全控制系统:通过 DCS等设备来实现安全连锁的一种方式，在一些企业中是无法达到的，因此，应急停车系统是 DCS以外的一种独立的装置。
此外，还包括火险及易燃性气体监控系统、旋转设备管理系统，尤其是压气机集成控制系统等。
2石油化工仪表控制系统发展随着科技的发展，仪表设备也在发生着巨大的变革，逐步向数字化、智能化、网络化发展，这对石化工业的发展起着重要作用。
石化行业自动检测仪表发生了重大变化，这将大大影响控制系统的性能。
与常规传感器相比，数字传感器的性能明显提高，特别是在分辨率和安全性上有了很大的提高，而且稳定性也有了很大的提高，可以提高生产的效率。
数字仪表不仅在性能上有了很大的改善，而且在结构上也有了很大的改变，使操作更为便捷。
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(2-8)
（4）时间乘以偏差绝对值的积分（ITAE）
f (e,t) e t, J 0 etdt
(2-9)
例2-1 某化学反应器工艺规定操作温度为900±7℃。考虑 安全因素，生产过程中温度偏离给定值最大不得超过 45℃。现在设计的温度控制系统在最大阶跃干扰作用下 的过渡过程曲线如图2-6所示。试求系统的过渡过程品质 指标：最大偏差，余差，衰减比和过渡时间。根据这些 指标确定该控制系统能否满足题中所给的工艺要求，请 说明理由。
动态指标。它是阶跃响应曲线上前后相邻的两个同向波的
幅值之比，用符号n表示，即
n B B'
式中 B——第一个波的幅值
(2-1)
B——第二个波的幅值
B和B的幅值均以新稳态值为准进行计算。
2. 最大偏差和超调量
最大偏差是指过渡过程中，被控变量偏离给定值的最 大值。在衰减振荡过程中，最大偏差就是第一个波的峰值 ，如图2-5中以A表示。
差系统。没有余差的控制过程称为无差调节，相应的系统
称为无差系统。
4．调节时间 调节时间是从过渡过程开始到结束所需的时间，又称为
过渡时间。 过渡过程要绝对地达到新的稳态，理论上需要无限长的
时间。但一般认为当被控变量进入新稳态值 5%或 2%范内, 并保持在该范围内时，过渡过程结束，此时所需要的时间称 为调节时间。调节时间是反映控制系统快速性的一个指标。
稳定性和快速性反映了系统在控制过程中的性能。系 统在跟踪过程中，被控量偏离给定值越小，偏离的时间越 短，说明系统的动态精度偏高，如图2-2中的曲线②所示 。
3. 准确性 是指系统在动态过程结束后，其被控变量（或反馈量
）对给定值的偏差而言，这一偏差即为稳态误差，它是衡 量系统稳态精度的指标，反映了动态过程后期的性能。
2.3 自动控制系统的过渡过程
控制系统在动态过程中，被控变量从一个稳态到达另 一个稳态随时间变化的过程称为过渡过程，也就是系统 从一个平衡状态过渡到另一平衡状态的过程。
被控变量随时间的变化规律首先取决于作用于系统的 干扰形式。在生产中，出现的干扰是没有固定形式的， 且多半属于随机性质。在分析和设计控制系统时，为了 安全和方便，常选择一些定型的干扰形式，其中常用的 是阶跃干扰，如图2-3所示。
对定值控制系统来说，当最终稳态值是零或者很小的 数值时，通常用最大偏差A作为指标。最大偏差，又称为ห้องสมุดไป่ตู้动态偏差，是指整个过渡过程中，被控变量偏离给定值的 最大值，即图2-5（b）中被控变量第一个波的峰值A。
在随动控制系统中，通常用超调量来描述被控变量偏 离给定值最大程度。在图2-5中超调量用B来表示。从图中 可以看出，超调量B是第一个峰值A与新稳定值C之差，即
6. 峰值时间和上升时间 被控变量达到最大值的时间称为峰值时间 tp ，过渡过程
开始到被控变量第一次达到稳态值的时间称为上升时间tr ， 它们都是反映系统快速性的指标。 7. 综合控制指标
单项指标固然清晰明了，但人们往往希望用一个综合的 指标来全面反映控制过程的品质。由于过渡过程中动态偏差 越大，或是回复时间越长，则控制品质越差，所以综合控制 指标采用偏差积分性能指标的形式。
图2-6 反应器温度控制系统过渡过程曲线
解：最大偏差为 950－900=50℃ 余差为 908－900=8℃ 过渡时间为 47min 衰减比为 n:1=（950-908）/（918-908）=42:10=4.2:1 由于最大偏差50℃超过了工艺允许的45℃，余差8℃ 超过了工艺允许的7℃，所以该控制系统不能满足题中 所给的工艺要求。
B=A－C。
如果系统的新稳定值等于给定值，那么最大偏差A也就 与超调量B相等了。一般超调量以百分数表示，即
B 100%
C
(2-2)
— 以百分数表示的超调量。
最大偏差表示系统瞬间偏离给定值的最大程度。若偏离 越大，偏离的时间越长，即表明系统离开规定的工艺参数指 标就越远，这对稳定正常的生产是不利的。同时考虑到干扰 会不断出现，当第一个干扰还未清除时，第二个干扰可能又 出现了，偏差有可能是叠加的，这就更需要限制最大偏差的 允许值。所以，在决定最大偏差允许值时，要根据工艺情况 慎重选择。
由图可以看出，所谓阶跃干扰就是某一瞬间t0，干 扰（即输入量）突然地阶跃的加到系统上，并继续保
持在这个幅度。采取阶跃干扰的形式来研究自动控制
系统是因为考虑到这种形式的干扰比较突然，比较危
险，它对被控变量的影响也最大。如果一个控制系统
能够有效地克服这种类型
的干扰，那么对于其它比
较缓和的干扰也一定能很
图2-1 控制系统动态过程曲线 图2-2 控制系统动态过程
由于被控对象的具体情况不同，各系统对稳、快、准的 要求应有所侧重。而且同一个系统，稳、快、准的要求是 相互制约的。提高动态过程的快速性，可能会引起系统的 剧烈振荡，改善系统的平稳性，控制过程又可能很迟缓， 甚至会使系统的稳态精度很差。分析和解决这些矛盾，将 是自动控制理论学科讨论的重要内容。
好地克服，同时，这种干
扰的形式简单，容易实现，
便于分析、实验和计算。
图2-3 阶跃干扰作用
一般来说，自动控制系统的阶跃干扰作用下的过渡过程 有如图2-4所示的几种基本形式。
1. 非周期衰减过程 被控变量在给定值的某一侧作缓慢变化，没有来回波动， 最后稳定在某一数值上，这种过渡过程形式为非周期衰减过 程，如图2-4（a）所示。
3. 余差 余差是系统的最终稳态误差，即过渡过程终了时，被
控变量达到的新稳态值与设定值之差。
e() r y() r C
(2-3)
对于定值控制系统， r 0 ，则有 e() C
余差是一个反映控制精确度的稳态指标，相当于生产
中允许的被控变量与设定值之间长期存在的偏差。
有余差的控制系统称为有差调节，相应的系统称为有
假若一个系统原先处于相对平衡状态即静态，由于干扰 的作用而破坏了这种平衡时，被控变量就会发生变化，从 而使控制器、控制阀等自动化装置改变原来平衡时所处的 状态，产生一定的控制作用来克服干扰的影响，并力图使 系统恢复平衡。从干扰发生开始，经过控制，直到系统重 新建立平衡，在这段时间中，整个系统的各个环节和信号 都处于变化状态之中，所以这种状态叫做动态。
2.2自动控制系统的静态与动态
在自动化领域中，把被控变量不随时间而变化的平 衡状态称为系统的静态，而把被控变量随时间变化的 不平衡的状态称为系统的动态。
当一个自动控制系统的输入（给定和干扰）和输出 均恒定不变时，整个系统就处于一种相对稳定的平衡 状态，系统的各个组成环节如变送器、控制器、控制 阀都不改变其原先的状态，它们的输出信号也都处于 相对静止状态，这种状态就是上述的静态。
在自动化生产中，了解系统的静态是必要的，但是了解 系统的动态更为重要。这是因为在生产过程中，干扰是客 观存在的，是不可避免的。这些干扰是破坏系统平衡状态 引起被控变量发生变化的外界因素。因此，就需要通过自 动化装置不断地施加控制作用去对抗或抵消干扰作用的影 响，从而使被控变量保持在工艺生产所要求的技术指标上 。
下列公式中，式中，J为目标函数值；e为动态偏差。
J 0 f (e,t)dt
(2-5)
通常采用4种表达形式：
（1）偏差积分（IE）
f (e,t) e, J 0 edt
(2-6)
（2）平方偏差积分（ISE）
f (e,t) e2 , J e2dt 0
（3）绝对偏差积分（IAE）
(2-7)
f (e,t) e , J 0 e dt
图2-4 过渡过程的几种基本形式
2.4 自动控制系统的性能指标
稳定是控制系统能够运行的首要条件，因此只有当动 态过程收敛时，研究系统的动态性能才有意义。控制系 统的过渡过程是衡量控制性能的依据。由于在多数情况 下，都希望得到衰减振荡过程，所以取衰减振荡的过渡 过程形式来讨论控制系统的性能指标。通常在阶跃函数 作用下，测定或计算系统的动态性能。一般认为，阶跃 输入对系统来说是最严峻的工作状态。如果系统在阶跃 函数作用下的动态性能满足要求，那么系统在其它形式 的函数作用下，其动态性能也是令人满意的。
2. 衰减振荡过程 被控变量上下波动，但幅度逐渐减少，最后稳定在某一
数值上，这种过渡过程形式为衰减振荡过程，如图2-4（b） 所示。
3. 等幅振荡过程 被控变量在给定值附近来回波动，且波动幅度保持不变，
这种情况称为等幅振荡过程，如图2-4（c）所示。 4. 发散振荡过程
被控变量来回波动，且波动幅度逐渐变大，即偏离给定值 越来越远，这种情况称为发散振荡过程，如图2-4（d）所示。
石油化工自动化及仪表
自动控制系统的性能指标及要求
2.1 自动控制系统的基本要求 2.2自动控制系统的静态与动态 2.3 自动控制系统的过渡过程 2.4 自动控制系统的性能指标
2.1 自动控制系统的基本要求
为了实现自动控制的任务，必须要求控制系统的被控 变量（输出量）跟随给定值的变化而变化，希望被控变量 在任何时刻都等于给定值，两者之间没有误差存在。然而 ，由于实际系统中总是包含具有惯性或储能元件，同时由 于能源功率的限制，使控制系统在受到外作用时，其被控 变量不可能立即变化，而有一个跟踪过程。
控制系统的性能，可以用动态过程的特性来衡量，考 虑到动态过程在不同阶段的特点，工程上常常从稳定性（ 稳）、快速性（快）、准确性（准）三个方面来评价自动 控制系统的总体性能。
1. 稳定性
系统在受到外作用后，若控制装置能操纵被控对象，使 其被控变量随时间的增长而最终与给定期望值一致，则称系 统是稳定的，如图2-1曲线①所示。如果被控量随时间的增 长，越来越偏离给定值，则称系统是不稳定的，如图2-1曲 线②所示。
5. 振荡周期或振荡频率
过渡过程曲线从第一个波峰到同一方向第二个波峰之 间的时间称为振荡周期或工作周期。过渡过程的振荡频率